JP2013065765A - 非水系リチウム型蓄電素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極活物質層と正極集電体とを有する正極、負極活物質層と負極集電体とを有する負極、及びセパレータから成る電極体、並びに非水系溶媒にリチウム塩電解質が溶解している非水系電解液を有する非水系リチウム型蓄電素子であって、該正極活物質層は、表面官能基量が0.4mmol/g以下である活性炭を含有し、そして該非水系溶媒は、含フッ素エーテルを5体積%以上30体積%未満で含有することを特徴とする前記非水系リチウム型蓄電素子。
【選択図】なし
Description
以上に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、高エネルギー密度かつ高出力を発現し、さらに耐久性に優れた非水系リチウム型蓄電素子を提供することである。
[1] 正極活物質層と正極集電体とを有する正極、負極活物質層と負極集電体とを有する負極、及びセパレータから成る電極体、並びに非水系溶媒にリチウム塩電解質が溶解している非水系電解液を有する非水系リチウム型蓄電素子であって、該正極活物質層は、表面官能基量が0.4mmol/g以下である活性炭を含有し、そして該非水系溶媒は、含フッ素エーテルを5体積%以上30体積%未満で含有することを特徴とする前記非水系リチウム型蓄電素子。
本発明の実施形態では、非水系リチウム型蓄電素子は、正極活物質層と正極集電体とを有する正極、負極活物質層と負極集電体とを有する負極、及びセパレータから成る電極体、並びに非水系溶媒にリチウム塩電解質が溶解している非水系電解液を有する。
破砕されたヤシ殻炭化品を小型炭化炉において窒素雰囲気中、500℃で炭化した。その後、窒素の代わりに1kg/hの水蒸気を予熱炉で加温した状態で炉内へ投入し、900℃まで8時間をかけて昇温した後に取り出し、窒素雰囲気下で冷却して賦活化された活性炭を得た。得られた活性炭を10時間通水洗浄した後に水切りした。その後、115℃に保持された電気乾燥機内で10時間乾燥した後に、ボールミルで1時間粉砕を行い、正極材料となる活性炭を得た。
電解液として炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとHCF2CF2OCH2CF2CF2Hとを体積比27:53:20で混合した溶媒に1mol/Lの濃度にLiPF6を溶解した溶液を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で非水系リチウム型蓄電素子を作製した。本電解液の電気伝導度は25℃で8.2mS/cmであった。
電解液として炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとHCF2CF2OCH2CF2CF2Hとを体積比25:50:25で混合した溶媒に1mol/Lの濃度にLiPF6を溶解した溶液を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で非水系リチウム型蓄電素子を作製した。本電解液の電気伝導度は25℃で7.8mS/cmであった。
電解液として炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとCF3CFHCF2OCH2CF2CF2Hとを体積比27:53:20で混合した溶媒に1mol/Lの濃度にLiPF6を溶解した溶液を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で非水系リチウム型蓄電素子を作製した。本電解液の電気伝導度は25℃で8.1mS/cmであった。
市販の石炭ピッチ系活性炭をユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)で、細孔分布を測定した。その結果、BET比表面積が2294m2/g、メソ孔量(V1)が0.74cc/g、マイクロ孔量(V2)が0.67cc/g、V1/V2=1.11、平均細孔径が26.5Åであった。また、表面官能基量は0.1mmol/gであった。
電解液として炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとを体積比33:67で混合した溶媒に1mol/Lの濃度にLiPF6を溶解した溶液を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で非水系リチウム型蓄電素子を作製した。本電解液の電気伝導度は25℃で10.4mS/cmであった。
電解液として炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとHCF2CF2OCH2CF2CF2Hとを体積比20:40:40で混合した溶媒に1mol/Lの濃度にLiPF6を溶解した溶液を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で非水系リチウム型蓄電素子を作製した。本電解液の電気伝導度は25℃で6.3mS/cmであった。
市販の石炭ピッチ系活性炭をユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)で、細孔分布を測定した。その結果、BET比表面積が1817m2/g、メソ孔量(V1)が0.26cc/g、マイクロ孔量(V2)が0.71cc/g、V1/V2=0.37、平均細孔径が20.2Åであった。また、表面官能基量は0.6mmol/gであった。
Claims (8)
- 正極活物質層と正極集電体とを有する正極、負極活物質層と負極集電体とを有する負極、及びセパレータから成る電極体、並びに非水系溶媒にリチウム塩電解質が溶解している非水系電解液を有する非水系リチウム型蓄電素子であって、該正極活物質層は、表面官能基量が0.4mmol/g以下である活性炭を含有し、そして該非水系溶媒は、含フッ素エーテルを5体積%以上30体積%未満で含有することを特徴とする前記非水系リチウム型蓄電素子。
- 前記活性炭は、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とするとき、0.3<V1≦0.8、かつ0.5≦V2≦1.0を満たす、請求項1に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
- 前記含フッ素エーテルは、式(1):R1−O−R2{式中、R1及びR2は、それぞれ独立に炭素数2以上6以下のフッ素化アルキル基を表す。}で表される非環状含フッ素エーテルである、請求項1又は2に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
- 前記非水系溶媒は、含フッ素エーテル及び環状炭酸エステルと、鎖状炭酸エステル及び/又はプロピオン酸エステルとの混合溶媒である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
- 前記環状炭酸エステルとして炭酸プロピレン及び/又は炭酸エチレンを含有する、請求項4に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
- 前記鎖状炭酸エステルとして、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル及び炭酸エチルメチルから成る群から選択される少なくとも一種を含有する、請求項4又は5に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
- 前記プロピオン酸エステルとして、プロピオン酸メチル及び/又はプロピオン酸エチルを含有する、請求項4〜6のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
- 前記リチウム塩電解質はLiPF6である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
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